叙大铁路规避不良地质选线设计

周永德

（中铁二院重庆公司 重庆 400023）

叙大铁路规避不良地质选线设计

周永德

（中铁二院重庆公司 重庆 400023）

叙大铁路位于四川省泸州市境内，是一条以煤炭运输为主；兼顾沿线客货运输的地区性支线铁路。针对本线主要服务于古叙矿区的特点，在铁路选线设计中，以地质选线为前提，力求靠近大采矿区，规避煤矿采空区、岩溶漏斗、暗河等不良地质，科学经济安全的确定线路走向，合理选择坡度折减系数及最小曲线半径，降低工程风险，节约工程投资。

叙大铁路；规避；不良地质；坡度折减系数；选线设计

前言

影响铁路选线的因素很多，如线路的政治、经济、国防意义及在路网中的作用，运输需求与所承担的客货运及其性质，所采用的铁路的主要技术标准及与邻近铁路标准的协调，经行地区的地形、水文地质等自然条件，沿线城镇、工矿企业、交通、通讯和水利建设等相关部门的分布及规划协调等，这些因素都直接影响铁路选线决策。铁路选线应紧紧围绕满足运输需求的根本目的，正确处理整体与局部，建设标准与投资效益的矛盾，做到符合规划、满足运能、低碳环保、安全经济合理。

本文就叙大铁路选线设计中，规避不良地质，合理确定坡度折减系数，科学经济安全地确定线路走向进行了探讨。

1 叙大铁路概述

叙大铁路是一条以煤炭运输为主，兼顾沿线客货运输的地区性支线铁路。新建叙大铁路位于四川省泸州市东南部。线路起自纳叙铁路的叙永站，途经叙永、古蔺县终到古蔺县大村镇，线路全长85.390km，共设车站8个（含接轨站）；桥梁57座16523.96m；隧道33座隧道总长53401m；桥隧长度占线路总长的81.89%。概算总额为437272.87万元，每正线公里指标为5092.27万元。

本线主要为古叙矿区煤炭运输服务的地方性铁路，途经地区属四川盆地南缘山地与云贵高原的过度带，为中低山地貌，山峦重叠，地形起伏大。本线不良地质与特殊地质发育，主要不良地质为顺层、岩溶暗河、地面沉陷与山体崩塌、岩堆、煤层与采空区。因此铁路选线时，在满足运输、服务矿区的情况下，规避不良地质，合理选择最大坡度尤为重要。下面就本线的坡度选择及两段重大不良地质选线作论述比选。

2 叙大铁路坡度选择

本项目上行为重车方向（终点至起点叙永方向），采用与既有纳叙线一致的限制坡度10‰，牵引质量2400t方案。由于上、下行运量相差甚大（下行运量约为上行运量的5%），区域地形的总体趋势为叙永低 （约406m）而终点大村站高 （约870m），与煤炭流向恰巧吻合，因此研究采用分方向限制坡度方案。

叙永至乌龙段（下行方向）为全段紧坡地段，航空距离为20km，高差达394m，航空距离坡度为19.70‰。该段内设有两个车站，小曲线、隧道较多，根据《铁路线路设计规范》（GB 50090-2006）规定，坡度折减系数较大，为争取高程，不折减坡度方案较坡度折减方案需展长线路3.50km，为避免展线带来的工程增加，根据《列车牵引技术规程》（TB/T 1407-1998）计算最大限制坡度专题研究后认为：经检算内燃DF4B单机牵引2400t，在20‰（不折减）的长大下坡道上，采用空气制动和电阻制动配合使用，实行周期制动，能够保证货物列车在20‰的长大下坡道上安全运行。因此坡度不折减方案可缩短线路3.50km，节约工程投资1.503亿元。

经检算，内燃DF4B单机牵引2400t，下行方向采用最大坡度20‰的牵引质量为900t，可以满足回空车的牵引质量要求。

综上所述，本线推荐限制坡度上行（重车）10‰、下行（轻车方向不折减）20‰坡度方案。

3 叙大铁路重大不良地质选线比较

3.1 凉水井煤矿段线路方案

3.1.1 方案说明

（1）根据四川省煤田地质局一三五队提交的《凉水井煤矿及凉水井粘硫煤厂采空区对叙大线铁路工程影响评估报告》的结论，定测线路在该段走行于凉水井煤矿采空区塌陷盆地范围内，为了规避工程风险，提出绕避凉水井采空区方案。方案示意图见图1。

图1 凉水井煤矿段方案示意图

（2）凉水井煤矿段定测线路概况：原定测线位于预测凉水井煤矿采空区移动盆地危险变形区内，采空区上覆岩土层厚30～110m，平均厚70m。该段工程为凉水井双线道岔特大桥，采空区引起的地表移动及变形对桥梁基础产生较大的破坏作用，对桥梁的安全构成威胁。

（3）绕避凉水井煤矿采空区改线后的线路概况：改线后线位从目前在凉水井煤矿、凉水井粘硫煤厂两个移动盆地危险区之间尚存的安全通道通过，该线位绕避了煤矿采空区移动盆地，工程安全可靠。

3.1.2 推荐意见

推荐绕避凉水井采空区方案。

3.2 古蔺至龙山段线路方案比选

（1）可研推荐方案简介及比选方案的提出

古蔺至龙山段线路方案，可研推荐方案走行于锅厂坝的南侧即锅厂坝南线方案（D5K），线路长度为23.938km，桥隧总长23.300 km，占路线长的97.34%，主要工程投资为90931.43万元。控制工程为锅厂坝隧道，长7.792km。

在定测过程中，经过深入的地质调查和测绘发现，可行性研究锅厂坝南线方案存在以下问题：

一是新桥会让站设在一个规模很大的岩堆上 （深度达28m），且以路基通过，工程处理的难度及代价大。

二是锅厂坝整个隧道均处于石灰岩地区，岩溶、暗河、漏斗等不良地质发育，经区测揭示的暗河至少有4条，暗河高程均不低于隧道设计高程。施工安全、工期、投资都难以控制，工程风险极大。

为了减少工程风险，结合区域地形、地质情况，经大面积的方案研究，提出了将线路北移的中线和北线方案，线路走向见方案示意图2。

图2 古蔺至龙山段方案比较示意图

3.2.1 中线和北线方案简介

（1）中线方案（D6K）

线路稍微北移，穿规划的龙山矿田，比较范围内线路长度21.725km，桥隧总长18.894 km，占路线长的86.97%。最长隧道为中坝隧道，长7.966km，最高桥为三槽湾特大桥 （桥长278.60m，桥面离沟心140m，主墩高97m）。主要工程投资78813.06万元。

（2）北线方案（DK）

线路继续北移，减短隧道长度，避开主要的暗河、溶洞及压覆龙山矿田的长度，在五里坡设会让站，以4.097km的中坝隧道部分穿越龙山矿井，比较范围内线路长度22.939 km。桥隧总长20.741 km，占路线长的90.42%。最长隧道为中坝隧道4.097km，最高桥为三槽湾特大桥 （桥长882m，桥面离沟心142m，墩高93m）。主要工程投资75906.88万元。

3.2.2 方案优缺点分析

（1）从工程地质条件和工程风险上分析

锅厂坝隧道南线方案（D5K）穿越地层主要为二叠系茅口组（P1m）灰岩，该地层岩溶发育极强，地面溶蚀洼地、漏斗、落水洞、岩溶竖井等岩溶现象密布，地面落水洞、竖井与地下暗河相连通。隧道高程为760～770m，位于主暗河走廊内，暗河补给汇水面积约40km2，暗河水量大，且推测的一段主暗河发育高程与隧道高程一致，南北方向支暗河至少4条，又位于隧道顶部。隧道穿越灰岩长度5300m，因此隧道施工中将可能产生突水、突泥的情况，工程风险极大，应避让风险极大的岩溶发育区。

中线方案(D6K)中坝隧道长7.966km，隧道穿越地层有三叠系须家河组砂岩、雷口坡组泥灰岩、嘉陵江组灰岩、飞仙关组泥质砂岩、页岩、二叠系长兴龙潭组灰岩、炭质页岩夹煤层。隧道穿越嘉陵江组灰岩长度为1600m，压覆龙山矿井矿产资源长度为3360m，可溶岩段隧道线路两侧岩溶漏斗、落水洞较密集，隧道将大角度穿越3条推测暗河均位于隧道以上，补给暗河的汇水面积约16.0km2，施工中也会遇到突水、突泥、坍塌及高压水等情况，隧道穿越二叠系龙潭组含煤地层，穿越含煤地层段为高瓦斯隧道，该隧道总体工程地质条件较差。

北线方案（DK）中坝隧道长4.097km，隧道穿越雷口坡组泥灰岩、嘉陵江组灰岩、飞仙关组泥质砂岩、页岩、二叠系长兴龙潭组灰岩、炭质页岩夹煤层。隧道穿越嘉陵江组灰岩长度为1300m，压覆龙山矿井矿产资源长度为2800m，该方案穿行于分水岭区，线路两侧地面岩溶现象较少，隧道大角度穿越山乐窝岩溶暗河，推测暗河位于隧顶以上175m，该暗河补给汇水面积约6.0km2，隧道位于暗河发育源头区，下渗暗河的表水较少，施工中也可能会遇到突水、突泥、坍塌及高压水等情况，但预计情况要比中线方案的好，涌水量相对最小。北线方案中坝隧道也穿越二叠系龙潭组含煤地层，穿越含煤地层段为瓦斯隧道。北线方案中坝隧道岩溶暗河没有中线方案中坝隧道发育，同时压覆矿产也比中线方案少，北线方案中坝隧道的工程地质条件好于中线方案。

综上所述，从工程地质条件看，北线方案好于中线方案，中线方案好于南线方案。

（2）从线路长度分析：从线路长度分析，得出了中线最短的结论，该方案比南线和北线方案分别短2.213km、1.214km。

（3）从桥、隧工程分析：南线方案桥隧总长分别比中线、北线方案长4.406 km、2.559km。但是北线、中线方案在跨头道河时，三槽湾特大桥桥高达146m，墩高93m。

（4）从对煤矿的影响程度分析：南线对煤矿影响最小。

（5）从工程费用分析：北线最省。

锅厂坝北线方案分别比中线、南线方案少2906.18万元、15024.55万元（如果都不算岩溶整治费用则为7024.55万元）。

3.2.3 龙山矿田北侧补充方案

除锅厂坝南、中、北三个方案外，为减少压覆矿田，又补充完善了龙山矿田北侧方案（D30K），线路以隧道形式沿规划的龙山矿田的北侧边缘行进，经兴隆田隧道（4933m）出口后，以月亮洞大桥 （2×32+200m钢筋混凝土拱+1×24m梁，桥长306.52m）跨越202m深沟，穿瓦窑坝隧道（2633m）后，在龙山站进站端接上初步设计方案。

方案优点：线路走行于规划龙山矿田北侧，减少压矿长度约3km。线路长度较推荐方案短1.445km。

方案缺点：该方案桥隧相连，在瓦窑坪处为煤系地层反向隧道，对施工、营运通风均不利，有安全隐患。且月亮洞大桥桥高202m，主跨度为200m钢筋混凝土拱特殊桥梁，地形陡峭，施工场地困难、施工难度大。

通过比选后，放弃该方案。

3.2.4 推荐意见

综上分析，方案的优缺点汇总如表1。

表1 方案比较汇总表

由表1可以看出，锅厂坝南线方案溶洞，暗河多，地质差，工程风险大。北线方案工程地质较好，工程风险明显减小，投资也较省，但需对规划的龙山矿井压覆，线路方案已经取得相关部门的同意和认可，故推荐北线DK方案。

4 结论

（1）在铁路工程设计与建设中，线路选线是一件关系到全局的总体性工作，综合性强，牵涉面广，涉及到多学科的综合应用，是一项复杂的系统工程。矿区铁路因煤矿采空区的隐蔽性，在铁路选线中，必须坚持地质选线，充分重视采空区对铁路安全的影响。

（2）机车发展水平快，机车牵引力较以前有了较大的提高，在紧坡地段若机械套用《线路设计规范》进行折减，势必会损失坡度，造成额外展线，增加工程投资，故应结合机车发展现状及运量情况，在满足运量的要求下，合理确定坡度折减系数。

[1]詹振炎.铁路选线设计的现代理论和方法[M].北京:中国铁道出版社，2001.

[2]中铁二院.新建地方铁路叙永至大村线初步设计文件[Z].2010,8.

[3]铁道部第一勘察设计院.铁路工程设计技术手册[M].北京:中国铁道出版社,1980.

[4]复杂艰险山区铁路选线与总体设计[M].中国铁道出版社，2010.

Route Selection of Xuyong-Gulin Railway Avoiding PoorGeologic Zones

The Xuyong-Gulin railway is located in Luzhou,Sichuan province.It is a regional feed-in railway for coal transportation and for passenger and freightdelivery aswell.Themain purposeof this railway line is to serve theGuxu CoalM ine Areas.The prioritiesaregiven to thegeologicalsituations to enable that the railway line is close to themain coalm ine areas,that the unfavorable factorssuch aspoor geologic zones,coalgab area,karst funneland subsurface stream areavoided in the route planning,so that the projectand investment risksare reduced by way of scientific,econom ic and safemeasures tomake sure thatappropriateslope reduction factorsandminimum radiusof curvesareachieved.

Xuyong-Gulin Railway;circumvention;poorgeologic zones;slope reduction factors;route selection

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.05.023

U212.32

A

1671-9107（2011）05-0023-04

2011-03-15

周永德（1966-），男，工程师，主要从事铁路、公路的选线工作。

余咏梅

小窍门